CN117038424B - 气体分配装置以及半导体刻蚀设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种气体分配装置以及半导体刻蚀设备。气源用于提供反应气体。气动阀与气源通过气源管路相连通。气体喷淋头与气动阀相连通。沿竖直方向，气体喷淋头对应设置于晶圆的上方。气体喷淋头包括匀气盘组件。沿匀气盘组件的径向，匀气盘组件内设有多个匀气空间。多个匀气空间相互隔离。分区模组连通气动阀和气体喷淋头。分区模组包括第一管路和第二管路。第一管路的一端与气动阀相连，第一管路的另一端与喷淋头相连。第二管路的一端与气动阀相连，第二管路的另一端可分支形成多个分支管路。多个分支管路均与喷淋头相连。其中，第一管路以及多个分支管路对应多个匀气空间。本申请的气体分配装置可以解决气体分区可调节灵活性较差的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体刻蚀技术领域，具体涉及一种气体分配装置以及半导体刻蚀设备。
背景技术
半导体刻蚀设备是一种用于对晶圆进行刻蚀，以制作半导体器件的加工设备。半导体刻蚀设备一般包括气体分配装置。气体分配装置可以用于形成对晶圆进行刻蚀的等离子体，并且可以对等离子体的体积进行调节，以满足不同刻蚀工艺的要求。
气体分配装置可以包括用于均匀气体并分配气体的气体挡板。相关技术中，气体挡板包括中心气体扩散区域和边缘气体扩散区域。气体流入至相应的气体扩散区域可以向气体扩散区域周围的环形气体通道和环形容纳通道内扩散。在任一环形容纳通道内通过设置环形密封圈，以限制气体的扩散，从而将气体限制于所需区域的气体扩散区域与通道内，进而使气体释放至对应区域的孔道内。
然而，相关技术中需要通过改变环形密封圈的安装位置实现气体分区半径位置的调整，可调节灵活性较差。
发明内容
本申请提供一种气体分配装置以及半导体刻蚀设备，可以解决气体分区可调节灵活性较差的问题。
一方面，本申请提供一种气体分配装置，其包括：
气源，用于提供反应气体；
气动阀，与所述气源通过气源管路相连通；
气体喷淋头，与所述气动阀相连通，沿竖直方向，所述气体喷淋头对应设置于晶圆的上方，所述气体喷淋头包括匀气盘组件，沿所述匀气盘组件的径向，所述匀气盘组件内设有多个匀气空间，多个所述匀气空间相互隔离；
分区模组，连通所述气动阀和所述气体喷淋头，所述分区模组包括第一管路和第二管路，所述第一管路的一端与所述气动阀相连，所述第一管路的另一端与所述喷淋头相连，所述第二管路的一端与所述气动阀相连，所述第二管路的另一端可分支形成多个分支管路，多个所述分支管路均与所述喷淋头相连，其中，所述第一管路以及多个所述分支管路对应多个所述匀气空间。
本申请提供的气体分配装置，分区模组可以通过第一管路、第二管路和分支管路将气体分配至气体喷淋头内的匀气空间。分区模组中，第一管路和分支管路与气体喷淋头相连的端部可以对应多个不同半径的匀气空间，因此，可以通过控制第一管路、第二管路和分支管路的开启或关闭以实现气体分区位置的调整。
并且，由于分区模组与气体喷淋头相连的端部的数量可以大于分区模组与气动阀相连的端部的数量，因此，可以通过控制第一管路、第二管路和分支管路的开启或关闭的组合，以使气体进入不同半径的匀气空间，从而实现更多气体分区位置的调整。
根据本申请的一个实施例，所述分区模组包括至少一个所述第一管路和至少一个所述第二管路，所述气体分配装置还包括第一阀门、第二阀门和分支阀门，其中，所述第一阀门与至少一个所述第一管路一一对应设置，所述第二阀门与至少一个所述第二管路一一对应设置，所述分支阀门与多个所述分支管路一一对应设置。
根据本申请的一个实施例，所述分区模组还包括限流组件，所述限流组件对应设置于所述分支管路，所述反应气体通过所述分支管路、所述限流组件进入所述匀气盘组件。
根据本申请的一个实施例，每个所述分支管路对应设置有一个所述限流组件，所述限流组件包括限流垫片，所述限流垫片设有限流通孔，其中，至少两个所述分支管路上的所述限流垫片的所述限流通孔的直径不相等。
根据本申请的一个实施例，所述限流组件还包括密封接头，所述密封接头连接所述分支管路和所述限流垫片。
根据本申请的一个实施例，沿所述匀气盘组件的径向，其中一个所述匀气空间具有圆形进气区，其他所述匀气空间分别具有环形进气区，所述环形进气区与所述圆形进气区同心设置，所述圆形进气区和所述环形进气区互相隔离，所述分区模组远离所述气动阀的多个端部分别对应圆形进气区和所述环形进气区。
根据本申请的一个实施例，所述匀气盘组件包括多级匀气盘，沿所述竖直方向，多级所述匀气盘层叠设置，沿所述匀气盘组件的径向，每层所述匀气盘均设有容纳通道和通气孔；
其中，一层所述匀气盘上的所述容纳通道通过自身的所述通气孔与相邻一层的所述匀气盘上的所述容纳通道相连通。
根据本申请的一个实施例，所述匀气盘包括盘体和隔离筋，所述通气孔设置于所述盘体，所述隔离筋凸出设置于所述盘体的表面；
其中，下层的所述匀气盘上的所述隔离筋抵接于上层的所述匀气盘，所述隔离筋围设形成所述容纳通道。
根据本申请的一个实施例，所述气体喷淋头还包括进气圆盘和出气圆盘，沿所述竖直方向，多级所述匀气盘位于所述进气圆盘和所述出气圆盘之间，所述出气圆盘的下方对应设置有所述晶圆；
多级所述匀气盘中，最上方的所述匀气盘的所述隔离筋抵接于所述进气圆盘，所述进气圆盘、多级所述匀气盘以及所述出气圆盘之间密封连接。
另一方面，本申请提供的一种半导体刻蚀设备，其包括：
由多个壁围成的反应腔；
基座，设置于反应腔内，所述基座用于固定晶圆；
上述任一实施例所述的气体分配装置，对应设置于所述晶圆的上方，所述气体分配装置的所述分区模组对所述气源传入的所述反应气体进行分区，并释放至所述气体喷淋头，所述气体喷淋头释放所述反应气体以对所述反应腔内的所述晶圆进行刻蚀。
除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的气体分配装置以及半导体刻蚀设备所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一实施例的半导体刻蚀设备的结构示意图；
图2为本申请一实施例的气体分配装置的结构示意图；
图3为本申请另一实施例的气体分配装置的结构示意图；
图4为本申请又一实施例的气体分配装置的结构示意图；
图5为本申请又一实施例的气体分配装置的结构示意图；
图6为本申请再一实施例的气体分配装置的结构示意图；
图7为图2中A处的局部放大结构示意图；
图8为本申请一实施例的气体喷淋头的剖视结构示意图。
附图标记说明：
10-半导体刻蚀设备；10a-反应腔；
100-气体分配装置；
110-气动阀；
120-气体喷淋头；120a-匀气空间；
121-匀气盘组件；
1211-第一级匀气盘；1211a-第一容纳通道；12111-第一盘体；12112-第一隔离筋；
1212-第二级匀气盘；1212a-第二容纳通道；12121-第二盘体；12122-第二隔离筋；
1213-第三级匀气盘；1213a-第三容纳通道；12131-第三盘体；12132-第三隔离筋；
122-进气圆盘；122a-进气孔；
123-出气圆盘；123a-出气孔；
130-分区模组；
131-第一管路；
132-第二管路；
133-分支管路；
134-限流组件；
1341-限流垫片；1341a-限流通孔；
1342-密封接头；
141-第一支路；142-第二支路；143-第三支路；
151-第四支路；152-第五支路；153-第六支路；154-第七支路；
161-第八支路；162-第九支路；163-第十支路；
200-晶圆；
300-基座；
Z-竖直方向。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
等离子刻蚀是干法刻蚀中最常见的一种形式。等离子刻蚀的原理是将暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子。电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量和表面驱逐力，从而紧紧粘合材料或蚀刻表面。
半导体刻蚀设备是一种用于对晶圆进行刻蚀，以制作半导体器件的加工设备。半导体刻蚀设备一般包括气体分配装置。气体分配装置可以用于形成对晶圆进行刻蚀的等离子体，并且可以对等离子体的体积进行调节，以满足不同刻蚀工艺的要求。
在半导体器件的制造过程中，等离子刻蚀是将晶圆加工成设计图案的关键工艺。等离子体刻蚀是用来刻蚀导电和介电材料的。在整个晶圆处理过程中，半导体刻蚀设备中的等离子体环境的均匀性对晶圆的刻蚀效果影响巨大。因此，刻蚀均匀性已经成为重要需求，并且，也是衡量半导体刻蚀设备性能的重要参数之一。
半导体刻蚀设备的气体分配装置可以用于形成对晶圆进行刻蚀的等离子体，并且可以对等离子体的体积进行调节，以满足不同刻蚀工艺的要求。
气体分配装置可以包括用于均匀气体并分配气体的气体挡板。相关技术中，气体挡板包括中心气体扩散区域和边缘气体扩散区域。气体流入至相应的气体扩散区域可以向气体扩散区域周围的环形气体通道和环形容纳通道内扩散。在任一环形容纳通道内通过设置环形密封圈，以限制气体的扩散，从而将气体限制于所需区域的气体扩散区域与通道内，进而使气体释放至对应区域的孔道内。
然而，相关技术中需要通过改变环形密封圈的安装位置实现气体分区半径位置的调整，可调节灵活性较差。
基于上述技术问题，申请人对现有的气体分配装置的结构进行了改进。本申请实施的气体分配装置可以包括分区模组。分区模组可以通过第一管路、第二管路和分支管路将气体分配至气体喷淋头内的匀气空间。分区模组中，第一管路和分支管路与气体喷淋头相连的端部可以对应多个不同半径的匀气空间，因此，可以通过控制第一管路、第二管路和分支管路的开启或关闭以实现气体分区位置的调整。
并且，由于分区模组与气体喷淋头相连的端部的数量可以大于分区模组与气动阀相连的端部的数量，因此，可以通过控制第一管路、第二管路和分支管路的开启或关闭的组合，以使气体进入不同半径的匀气空间，从而实现更多气体分区位置的调整。
下面参考附图并结合具体实施例对本申请提供的气体分配装置以及半导体刻蚀设备进行描述。
参见图1所示，本申请实施例的气体分配装置100包括气源、气动阀110、气体喷淋头120和分区模组130。
气源可以用于提供反应气体。气动阀110与气源可以通过气源管路相连通。
气体喷淋头120可以与气动阀110相连通。沿竖直方向Z，气体喷淋头120对应设置于晶圆200的上方。气体喷淋头120包括匀气盘组件121。沿匀气盘组件121的径向，匀气盘组件121内可以设有多个匀气空间120a。多个匀气空间120a之间可以相互隔离。分区模组130可以连通气动阀110和气体喷淋头120。
分区模组130可以包括第一管路131和第二管路132。第一管路131的一端与气动阀110相连，第一管路131的另一端与喷淋头相连。第二管路132的一端与气动阀110相连，第二管路132的另一端可分支形成多个分支管路133，多个分支管路133均与喷淋头相连，其中，第一管路131以及多个分支管路133可以对应多个匀气空间120a。
可以理解是，本申请实施例的分支管路133也可以继续分支成多个分支管路。
气源内的反应气体可以通过气源管路进入气动阀110。当气源为多个时，多种反应气体可以在气动阀110内进行混合。分区模组130可以与气动阀110相连。气动阀110可以控制反应气体进入分区模组130的流量。反应气体可以通过分区模组130的第一管路131、第二管路132和分支管路133进入气体喷淋头120内。可以理解的是，第一管路131、第二管路132和分支管路133的开启或关闭可以使反应气体进入气体喷淋头120内不同的匀气空间120a。反应气体可以在匀气空间120a内混合均匀。最终，混合均匀的反应气体可以通过气体喷淋头120释放并生成等离子体，以对气体喷淋头120下方的晶圆200进行刻蚀。
参考图2所示，本实施例以分区模组130包括两个第一管路131和两个第二管路132为例进行描述。其中，每个第二管路132可以分支形成两个分支管路133。可以理解的是，气动阀110可以控制反应气体进入两个第一管路131和两个第二管路132的流量。例如，当两个第一管路131和两个第二管路132内均进入反应气体，则气体喷淋头120内的所有匀气空间120a内均进入反应气体，从而反应气体产生的等离子体可以对下方晶圆200上的相对应的区域进行刻蚀。或者，当两个第一管路131内未进入反应气体，两个第二管路132内进入反应气体，并分流至两个分支管路133时，分支管路133下方对应的匀气空间120a内可以进入反应气体，从而可以对晶圆200上相对应地区域进行刻蚀。
综上，可以通过控制反应气体进入不同的第一管路131、第二管路132或者分支管路133，以使反应气体可以进入气体喷淋头120内不同的匀气空间120a内，从而可以对晶圆200上不同的区域进行刻蚀。本申请实施例的气体分配装置100不需要通过反复拆装密封圈以调节气体分区位置，具有较高的调节灵活性。
在一些示例中，当分区模组130包括两个第一管路131和两个第二管路132时，第一管路131、第二管路132和分支管路133的位置关系可以根据需求自由组合设定。例如，图2至图4示意性地表示第一管路131、第二管路132和分支管路133的排布方式。需要说明的是，第一管路131、第二管路132和分支管路133的排布方式不限于是图示的排布方式。
此外，第二管路132可以分支形成的分支管路133的数量可以但不限于是两个。例如，参见图5所示，第二管路132也可以分支形成三个分支管路133。
需要说明的是，本申请实施例中第一管路131、第二管路132和分支管路133的数量不作限定。可以理解的是，第一管路131、第二管路132和分支管路133的数量较多，可以调节气体进入匀气空间120a的灵活性越高。
例如，第一管路131的数量可以是一个。第二管路132的数量可以是三个。每个第二管路132可以分支形成至少两个分支管路133。参见图6所示，左侧的第二管路132可以分支形成第一支路141、第二支路142和第三支路143。中间的第二管路132可以分支形成第四支路151、第五支路152、第六支路153和第七支路154。右侧的第二支路142可以分支形成第八支路161、第九支路162和第十支路163。第一管路131可以对应一个匀气空间120a。第一支路141、第二支路142和第四支路151可以对应一个匀气空间120a。第三支路143和第五支路152可以对应一个匀气空间120a。第六支路153和第八支路161可以对应一个匀气空间120a。第七支路154和第九支路162可以对应一个匀气空间120a。第十支路163可以对应一个匀气空间120a。
因此，还可以通过调节第一管路131和十个支路释放反应气体的流量以使待刻蚀区域对应的多个匀气空间120a内的反应气体的流量差值较小，以使提高刻蚀的均匀性。
在一些示例中，气动阀110可以用于控制反应气体进入分区模组130的流量。示例性地，气动阀110可以是GSR（高压气动阀）。GSR可以通过数控方式控制反应气体进入分区模组130的流量。GSR具有较高的控制精度。
在一些可实现的方式中，本申请实施例的分区模组130包括至少一个第一管路131和至少一个第二管路132。气体分配装置100还包括第一阀门、第二阀门和分支阀门。其中，第一阀门与至少一个第一管路131一一对应设置。第二阀门与至少一个第二管路132一一对应设置。分支阀门与多个分支管路133一一对应设置。
在一些示例中，每个第一管路131均可以配置有一个第一阀门。每个第一阀门可以控制反应气体通过第一管路131进入相对应的匀气空间120a内。同理，每个第二管路132均可以配置有一个第二阀门。每个第二阀门可以控制反应气体进入通过第二管路132进入相对应的分支管路133内。每个分支管路133均可以配置有一个分支阀门。每个分支阀门可以控制反应气体进入相对应的匀气空间120a内。
本申请实施例的第一管路131、第二管路132和分支管路133均可以单独控制。参考图2所示，由气动阀110引出两个第一管路131和两个第二管路132，以形成四个管路，并且，两个第二管路132可以分别再引出两个分支管路133，因此，分区模组130可以将四个管路转化成六个管路。并且，六个管路可以分别对应气体喷淋头120内不同的匀气空间120a。
六个管路中任意管路开启，可以使不同的匀气空间120a内进入反应气体，其中，任意管路的数量可以是一个、两个、三个等，在本实施例中不作限定。因此，工作人员可以通过调节第一阀门、第二阀门以及分支阀门的开启或关闭以调节气体喷淋头120内的进气区域。
在一些示例中，本申请实施例中也可以通过数控方式控制第一阀门、第二阀门和分支阀门的开启或关闭。
在一些可实现的方式中，参见图2至图5所示，分区模组130还包括限流组件134。限流组件134可以对应设置于分支管路133。反应气体可以通过分支管路133、限流组件134进入匀气盘组件121。
本申请实施例的限流组件134可以用于控制反应气体的流量，以通过调节进入匀气盘组件121内不同的匀气空间120a内的反应气体的流量，从而实现减小不同的匀气空间120a内的反应气体的流量的差值，以提高反应气体分布的均匀性，进而提高刻蚀均匀性。
在一些可实现的方式中，参见图2和图7所示，每个分支管路133对应设置有一个限流组件134。限流组件134包括限流垫片1341。限流垫片1341设有限流通孔1341a。其中，至少两个分支管路133上的限流垫片1341的限流通孔1341a的直径不相等。
本申请实施例的限流组件134与分支管路133可以一一对应设置。多个限流垫片1341的限流通孔1341a的直径可以不完全相等。
在一些示例中，沿匀气盘组件121的径向，容易出现中心区域的反应气体的释放量大于边缘区域的反应气体的释放量的现象，因此，可以设置对应中心区域的分支管路133上的限流垫片1341的限流通孔1341a的直径较小，对应边缘区域的分支管路133上的限流垫片1341的限流通孔1341a的直径较大，以减小中心区域和边缘区域的反应气体的释放量的差值，从而提高刻蚀的均匀性。
在一些可实现的方式中，参见图7所示，限流组件134还包括密封接头1342。密封接头1342连接分支管路133和限流垫片1341。
在一些示例中，密封接头1342的轴向可以与分支管路133的轴向是相同的方向。沿竖直方向，密封接头1342的一端与分支管路133相连，另一端与限流垫片1341相连。
在一些示例中，限流垫片1341与密封接头1342可拆卸连接，因此可以根据需求替换不同限流通孔1341a直径的限流垫片1341。
在一些示例中，密封接头1342可以是VCR（Vacuum Coupling Radius Seal，真空连接径向密封）接头。VCR接头的洁净度高，密封效果较好，并且可以反复安装。
在一些可实现的方式中，沿匀气盘组件121的径向，其中一个匀气空间120a可以具有圆形进气区。其他匀气空间120a可以分别具有环形进气区。环形进气区与圆形进气区可以同心设置。圆形进气区和环形进气区可以互相隔离。分区模组130远离气动阀110的多个端部可以分别对应圆形进气区和环形进气区。
反应气体可以具有流动性。环形进气区可以为反应气体提供流动路径，以使多种反应气体可以在环形进气区内流动并充分混合。
反应气体可以在气体喷淋头120内均匀混合。其中，本申请实施例的匀气空间120a可以是指反应气体在气体喷淋头120内扩散均匀后，由气体喷淋头120预向晶圆200释放等离子体以进行刻蚀时，反应气体所在的空间。
在一些可实现的方式中，参见图8所示，本申请实施例的匀气盘组件121可以包括多级匀气盘。沿竖直方向Z，多级匀气盘沿自身的轴向层叠设置。沿匀气盘组件121的径向，每层匀气盘均设有容纳通道和通气孔。其中，一层匀气盘上的容纳通道通过自身的通气孔与相邻一层的匀气盘上的容纳通道相连通。
反应气体以可以经过多级匀气盘上的容纳通道和气孔，以在容纳通道内均匀混合，并通过最后第一级的匀气盘上的通气孔释放，以形成等离子体并作用于晶圆200。
在一些示例中，以匀气盘组件121包括三级匀气盘为例进行描述。沿竖直方向Z向下依次为第一级匀气盘1211、第二级匀气盘1212和第三级匀气盘1213。反应气体通过分区模组130进入第一级匀气盘1211，并在第一级匀气盘1211上的第一容纳通道1211a内扩散。当反应气体充满第一级匀气盘1211上的第一容纳通道1211a后，可以通过第一级匀气盘1211上的通气孔释放至第二级匀气盘1212，并在第二级匀气盘1212上的第二容纳通道1212a内扩散。当反应气体充满第二级匀气盘1212上的第二容纳通道1212a后，可以通过第二级匀气盘1212上的通气孔释放至第三级匀气盘1213。当反应气体充满第三级匀气盘1213上的第三容纳通道1213a后，可以通过第三级匀气盘1213上的通气孔向下释放并形成等离子体以作用于晶圆200。
在一些可实现的方式中，参见图8所示，本申请实施例的匀气盘可以包括盘体和隔离筋。通气孔可以设置于盘体。隔离筋凸出设置于盘体的表面。其中，下层的匀气盘上的隔离筋抵接于上层的匀气盘。隔离筋围设可以形成容纳通道。
在一些示例中，第一级匀气盘1211可以包括第一盘体12111和第一隔离筋12112。第二级匀气盘1212可以包括第二盘体12121和第二隔离筋12122。第三级匀气盘1213可以包括第三盘体12131和第三隔离筋12132。其中，第二级匀气盘1212上的第二隔离筋12122可以抵接于第一盘体12111的下表面。第一盘体12111、第二盘体12121和第二隔离筋12122可以共同围设形成密封的第二容纳通道1212a。第三级匀气盘1213上的第三隔离筋12132可以抵接于第二盘体12121的下表面。第二盘体12121、第三盘体12131和第三隔离筋12132可以共同围设形成密封的第三容纳通道1213a。
在一些示例中，第二隔离筋12122的数量可以是多个。多个第二隔离筋12122与第一盘体12111和第二盘体12121可以共同形成多个第二容纳通道1212a。示例性地，多个第二隔离筋12122可以是直径不等的同心环体结构。沿匀气盘组件121的径向，相邻两个第二隔离筋12122之间可以形成圆环形的第二容纳通道1212a。
在一些示例中，第三隔离筋12132的数量也可以是多个。多个第三隔离筋12132与第二盘体12121和第三盘体12131可以共同形成多个第二容纳通道1212a。示例性地，多个第三隔离筋12132可以是直径不等的同心环体结构。沿匀气盘组件121的径向，相邻两个第三隔离筋12132之间可以形成圆环形的第三容纳通道1213a。
沿竖直方向Z，第一盘体12111上的通气孔可以对应第二容纳通道1212a，以使反应气体可以通过第一级匀气盘1211上的通气孔进入第二级匀气盘1212上的第二容纳通道1212a。第二盘体12121上的通气孔对应第三容纳通道1213a，以使第二容纳通道1212a内的反应气体可以通过第二盘体12121上的通气孔进入第三级匀气盘1213上的第三通道内。
在一些可实现的方式中，参见图8所示，本申请实施例的容纳通道内可以对应设置有至少一个通气孔。即第一盘体12111、第二盘体12121和第三盘体12131上的通气孔的数量均可以是多个。其中，下层的匀气盘上的容纳通道内的通气孔的数量可以大于上层的匀气盘上的容纳通道内的通气孔的数量。
在一些示例中，第一盘体12111上的通气孔的数量可以小于第二盘体12121上的通气孔的数量，并且，第二盘体12121上的通气孔的数量可以小于第三盘体12131上的通气孔的数量。
其中，反应气体可以通过通气孔向下释放，因此，在三级匀气盘的匀气盘组件121中，位于下方的第三级匀气盘1213上的通气孔的数量较多时，反应气体充满第三容纳通道1213a后，可以通过多个通气孔向下均匀释放，以有效降低中心区域的反应气体的释放量与边缘区域的反应气体的释放量的差值较大，从而影响晶圆200刻蚀均匀性的可能性。本申请实施例的多级匀气盘可以为晶圆200提供均匀分布的等离子体，以提高刻蚀均匀性。
在一些示例中，第三盘体12131上的通气孔可以均匀分布。示例性地，第三盘体12131上可以设置有多层通气孔。多层通气孔可以沿匀气盘组件121的径向向外扩张分布。相邻两层通气孔之间的间隔相等。其中，每层通气孔可以包括多个通气孔。多个通气孔可以沿匀气盘组件121的周向均匀分布。可以理解的是，沿匀气盘组件121的径向，第三盘体12131上的通气孔与第三隔离筋12132相互错开，即第三隔离筋12132不易遮挡第三盘体12131上的通气孔。
在一些示例中，第二盘体12121上也可以设置有多层通气孔。多层通气孔均可以位于第二容纳通道1212a内。其中，每层通气孔可以包括多个通气孔。多个通气孔可以沿匀气盘组件121的周向均匀分布。
在一些可实现的方式中，参见图8所示，气体喷淋头120还可以包括进气圆盘122和出气圆盘123。沿竖直方向Z，多级匀气盘位于进气圆盘122和出气圆盘123之间。出气圆盘123的下方对应设置有晶圆200。多级匀气盘中，最上方的匀气盘的隔离筋抵接于进气圆盘122。进气圆盘122、多级匀气盘以及出气圆盘123之间密封连接。
沿竖直方向Z向下，气体喷淋头120可以依次包括进气圆盘122、第一级匀气盘1211、第二级匀气盘1212、第三级匀气盘1213和出气圆盘123。由出气圆盘123释放的反应气体形成等离子体后即作用于晶圆200。
第一级匀气盘1211的第一隔离筋12112的上端可以抵接于进气圆盘122的下表面。进气圆盘122、第一盘体12111和第一隔离筋12112可以共同围设形成第一容纳通道1211a。反应气体通过分区模组130后，可以通过进气圆盘122进入第一级匀气盘1211的第一容纳通道1211a。然后，反应气体可以依次通过第二级匀气盘1212的第二容纳通道1212a和第三级匀气盘1213的第三容纳通道1213a，最终通过出气圆盘123释放。
在一些示例中，参见图8所示，第一级匀气盘1211可以包括多个同心设置的第一隔离筋12112。第一隔离筋12112可以是弧形的条状结构。每个第一隔离筋12112的弧长可以不完全相同。多个第一隔离筋12112可以沿匀气盘组件121的径向分布，同时，并且多个第一隔离筋12112也可以沿匀气盘组件121的周向间隔设置。
在一些示例中，沿匀气盘组件121的径向，多个第一隔离筋12112可以围设形成一个可以为反应气体提供匀气路径的第一容纳通道1211a，从而多种反应气体可以在第一容纳通道1211a内混合均匀。
在一些可实现的方式中，参见图8所示，本申请实施例的进气圆盘122上可以设有多个进气孔122a。多个进气孔122a可以分别与第一管路131和分支管路133相连通。出气圆盘123上可以设有多个出气孔123a。多个出气孔123a可以与最下方的匀气盘上的通气孔一一对应设置。
本申请实施例的第一管路131、第二管路132和分支管路133可以形成六个管路。进气圆盘122上可以对应设置有六个进气孔122a。六个管路可以分别与六个进气孔122a相连通。反应气体通过六个管路后，可以通过进气孔122a进入气体喷淋头120内。反应气体可以依次通过进气孔122a、第一容纳通道1211a、第二容纳通道1212a和三容纳通道，并最终通过出气圆盘123上的出气孔123a释放，并形成等离子体以对晶圆200进行刻蚀。
在一些可实现的方式中，靠近进气圆盘122的匀气盘上的容纳通道的数量可以小于靠近出气圆盘123的匀气盘上的容纳通道的数量。
在一些示例中，第一级匀气盘1211可以设有一个第一容纳通道1211a。第三级匀气盘1213可以设有六个第三容纳通道1213a。
在一些可实现的方式中，靠近出气圆盘123的匀气盘上的容纳通道的数量可以与进气圆盘122上的进气孔122a的数量相等。例如，第三级匀气盘1213上的容纳通道的数量也可以是六个。
本申请实施例还提供一种半导体刻蚀设备10。参见图1所示，半导体刻蚀设备10可以包括反应腔10a、基座300和上述任一实施例中的气体分配装置100。
反应腔10a可以由多个壁围成。基座300可以设置于反应腔10a内。基座300可以用于固定晶圆200。气体分配装置100可以对应设置于晶圆200的上方。分区模组130对气源传入的反应气体进行分区，并释放至气体喷淋头120。气体喷淋头120释放反应气体以对反应腔10a内的晶圆200进行刻蚀。
半导体刻蚀设备10还可以包括气体流量控制系统、升降装置、配电柜、射频电源、真空系统、尾气处理装置等。反应腔10a的内壁可以采用航空铝材，表面硬质阳极氧化处理，且可靠接地。在一定的腔体压力下，在射频电源的激励作用下，可以促使反应气体产生辉光放电，以产生等离子体。晶圆200可以放置于基座300。基座300可以是静电卡盘（Electrostatic Chuck，ESC）。晶圆200可以通过静电卡盘夹持或者静电吸附固定。整个系统的真空维持通过真空阀组控制，反应后的废气通过排气口排到尾气处理装置中。
这里需要说明的是，本申请涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本申请实施例或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本文中的术语“多个”是指两个或两个以上。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。
Claims (6)
1.一种气体分配装置，其特征在于，包括：
气源，用于提供反应气体；
气动阀，与所述气源通过气源管路相连通；
气体喷淋头，与所述气动阀相连通，沿竖直方向，所述气体喷淋头对应设置于晶圆的上方，所述气体喷淋头包括匀气盘组件，沿所述匀气盘组件的径向，所述匀气盘组件内设有多个匀气空间，多个所述匀气空间相互隔离；
分区模组，连通所述气动阀和所述气体喷淋头，所述分区模组包括第一管路和第二管路，所述第一管路的一端与所述气动阀相连，所述第一管路的另一端与所述喷淋头相连，所述第二管路的一端与所述气动阀相连，所述第二管路的另一端可分支形成多个分支管路，多个所述分支管路均与所述喷淋头相连，其中，所述第一管路以及多个所述分支管路对应多个所述匀气空间；
沿所述匀气盘组件的径向，其中一个所述匀气空间具有圆形进气区，其他所述匀气空间分别具有环形进气区，所述环形进气区与所述圆形进气区同心设置，所述圆形进气区和所述环形进气区互相隔离，所述分区模组远离所述气动阀的多个端部分别对应圆形进气区和所述环形进气区；
所述分区模组还包括限流组件，所述限流组件对应设置于所述分支管路，所述反应气体通过所述分支管路、所述限流组件进入所述匀气盘组件；
每个所述分支管路对应设置有一个所述限流组件，所述限流组件包括限流垫片，所述限流垫片设有限流通孔，其中，至少两个所述分支管路上的所述限流垫片的所述限流通孔的直径不相等，对应中心区域的所述分支管路上的所述限流垫片的所述限流通孔的直径小于对应边缘区域的所述分支管路上的所述限流垫片的所述限流通孔的直径；
所述限流组件还包括密封接头，所述密封接头连接所述分支管路和所述限流垫片，所述限流垫片与所述密封接头可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述分区模组包括至少一个所述第一管路和至少一个所述第二管路，所述气体分配装置还包括第一阀门、第二阀门和分支阀门，其中，所述第一阀门与至少一个所述第一管路一一对应设置，所述第二阀门与至少一个所述第二管路一一对应设置，所述分支阀门与多个所述分支管路一一对应设置。
3.根据权利要求2所述的气体分配装置，其特征在于，所述匀气盘组件包括多级匀气盘，沿所述竖直方向，多级所述匀气盘层叠设置，沿所述匀气盘组件的径向，每层所述匀气盘均设有容纳通道和通气孔；
其中，一层所述匀气盘上的所述容纳通道通过自身的所述通气孔与相邻一层的所述匀气盘上的所述容纳通道相连通。
4.根据权利要求3所述的气体分配装置，其特征在于，所述匀气盘包括盘体和隔离筋，所述通气孔设置于所述盘体，所述隔离筋凸出设置于所述盘体的表面；
其中，下层的所述匀气盘上的所述隔离筋抵接于上层的所述匀气盘，所述隔离筋围设形成所述容纳通道。
5.根据权利要求4所述的气体分配装置，其特征在于，所述气体喷淋头还包括进气圆盘和出气圆盘，沿所述竖直方向，多级所述匀气盘位于所述进气圆盘和所述出气圆盘之间，所述出气圆盘的下方对应设置有所述晶圆；
多级所述匀气盘中，最上方的所述匀气盘的所述隔离筋抵接于所述进气圆盘，所述进气圆盘、多级所述匀气盘以及所述出气圆盘之间密封连接。
6.一种半导体刻蚀设备，其特征在于，包括：
由多个壁围成的反应腔；
基座，设置于反应腔内，所述基座用于固定晶圆；
如权利要求1至5任一项所述的气体分配装置，对应设置于所述晶圆的上方，所述气体分配装置的所述分区模组对所述气源传入的所述反应气体进行分区，并释放至所述气体喷淋头，所述气体喷淋头释放所述反应气体以对所述反应腔内的所述晶圆进行刻蚀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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